the-swift-programming-language-in-chinese/source/chapter2/22_Protocols.md

协议（Protocols）

---

1.0 翻译：geek5nan 校对：dabing1022

2.0 翻译+校对：futantan

2.1 翻译：小铁匠Linus 校对：shanks，2015-11-01

本页包含内容：

• 协议语法（Protocol Syntax）
• 属性要求（Property Requirements）
• 方法要求（Method Requirements）
• Mutating 方法要求（Mutating Method Requirements）
• 构造器要求（Initializer Requirements）
• 协议作为类型（Protocols as Types）
• 委托（代理）模式（Delegation）
• 通过扩展添加协议一致性（Adding Protocol Conformance with an Extension）
• 通过扩展声明已采纳协议（Declaring Protocol Adoption with an Extension）
• 协议类型的集合（Collections of Protocol Types）
• 协议的继承（Protocol Inheritance）
• 类类型专属协议（Class-Only Protocol）
• 协议合成（Protocol Composition）
• 检查协议一致性（Checking for Protocol Conformance）
• 可选协议要求（Optional Protocol Requirements）
• 协议扩展（Protocol Extensions）

协议定义了一个蓝图，规定了用来实现某一特定任务或者功能的方法、属性，以及其他需要的东西。类、结构体或枚举都可以采纳协议，并为协议定义的这些要求提供具体实现。某个类型能够满足某个协议的要求，就可以说该类型“符合”这个协议。

除了符合协议的类型必须实现的要求外，还可以对协议进行扩展，通过扩展来实现一部分要求或者实现一些附加功能，这样符合协议的类型就能够使用这些功能。

协议语法

协议的定义方式与类、结构体和枚举的定义非常相似：

protocol SomeProtocol {
	// 这里是协议的定义部分
}

要让自定义类型采纳某个协议，在定义类型时，需要在类型名称后加上协议名称，中间以冒号（:）分隔。采纳多个协议时，各协议之间用逗号（,）分隔：

struct SomeStructure: FirstProtocol, AnotherProtocol {
	// 这里是结构体的定义部分
}

拥有父类的类在采纳协议时，应该将父类名放在协议名之前，以逗号分隔：

class SomeClass: SomeSuperClass, FirstProtocol, AnotherProtocol {
	// 这里是类的定义部分
}

属性要求

协议可以要求符合协议的类型提供特定名称和类型的实例属性或类型属性。协议不指定属性是存储型属性还是计算型属性，它只指定属性的名称和类型。此外，协议还指定属性是只读的还是可读可写的。

如果协议要求属性是可读可写的，那么该属性不能是常量属性或只读的计算型属性。如果协议只要求属性是只读的，那么该属性不仅可以是只读的，如果代码需要的话，还可以是可写的。

协议通常用 var 关键字来声明变量属性，在类型声明后加上 { set get } 来表示属性是可读可写的，只读属性则用 { get } 来表示：

protocol SomeProtocol {
	var mustBeSettable: Int { get set }
	var doesNotNeedToBeSettable: Int { get }
}

在协议中定义类型属性时，总是使用 static 关键字作为前缀。当类类型采纳协议时，除了 static 关键字，还可以使用 class 关键字来声明类型属性：

protocol AnotherProtocol {
	static var someTypeProperty: Int { get set }
}

如下所示，这是一个只含有一个实例属性要求的协议：

protocol FullyNamed {
	var fullName: String { get }
}

FullyNamed 协议除了要求符合协议的类型提供 fullName 属性外，并没有其他特别的要求。这个协议表示，任何符合 FullyNamed 的类型，都必须有一个只读的 String 类型的实例属性 fullName。

下面是一个采纳 FullyNamed 协议的简单结构体：

struct Person: FullyNamed {
	var fullName: String
}
let john = Person(fullName: "John Appleseed")
// john.fullName 为 "John Appleseed"

这个例子中定义了一个叫做 Person 的结构体，用来表示一个具有名字的人。从第一行代码可以看出，它采纳了 FullyNamed 协议。

Person 结构体的每一个实例都有一个 String 类型的存储型属性 fullName。这正好满足了 FullyNamed 协议的要求，也就意味着 Person 结构体正确地符合了协议。（如果协议要求未被完全满足，在编译时会报错。）

下面是一个更为复杂的类，它采纳并符合了 FullyNamed 协议：

class Starship: FullyNamed {
    var prefix: String?
    var name: String
    init(name: String, prefix: String? = nil) {
        self.name = name
        self.prefix = prefix
    }
    var fullName: String {
        return (prefix != nil ? prefix! + " " : "") + name
    }
}
var ncc1701 = Starship(name: "Enterprise", prefix: "USS")
// ncc1701.fullName 是 "USS Enterprise"

Starship 类把 fullName 属性实现为只读的计算型属性。每一个 Starship 类的实例都有一个名为 name 的非可选属性和一个名为 prefix 的可选属性。 当 prefix 存在时，计算型属性 fullName 会将 prefix 插入到 name 之前，从而为星际飞船构建一个全名。

方法要求

协议可以要求符合协议的类型实现某些指定的实例方法或类方法。这些方法作为协议的一部分，像普通方法一样放在协议的定义中，但是不需要大括号和方法体。可以在协议中定义具有可变参数的方法，和普通方法的定义方式相同。但是，不支持为协议中的方法的参数提供默认值。

正如属性要求中所述，在协议中定义类方法的时候，总是使用 static 关键字作为前缀。当类类型采纳协议时，除了 static 关键字，还可以使用 class 关键字作为前缀：

protocol SomeProtocol {
	static func someTypeMethod()
}

下面的例子定义了一个只含有一个实例方法的协议：

protocol RandomNumberGenerator {
	func random() -> Double
}

RandomNumberGenerator 协议要求符合协议的类型必须拥有一个名为 random， 返回值类型为 Double 的实例方法。尽管这里并未指明，但是我们假设返回值在 [0.0,1.0) 区间内。

RandomNumberGenerator 协议并不关心每一个随机数是怎样生成的，它只要求必须提供一个随机数生成器。

如下所示，下边是一个采纳了 RandomNumberGenerator 协议的类。该类实现了一个叫做 线性同余生成器（linear congruential generator） 的伪随机数算法。

class LinearCongruentialGenerator: RandomNumberGenerator {
	var lastRandom = 42.0
	let m = 139968.0
	let a = 3877.0
	let c = 29573.0
	func random() -> Double {
		lastRandom = ((lastRandom * a + c) % m)
		return lastRandom / m
	}
}
let generator = LinearCongruentialGenerator()
print("Here's a random number: \(generator.random())")
// 打印 “Here's a random number: 0.37464991998171”
print("And another one: \(generator.random())")
// 打印 “And another one: 0.729023776863283”

Mutating 方法要求

有时需要在方法中改变方法所属的实例。例如，在值类型（即结构体和枚举）的实例方法中，将 mutating 关键字作为方法的前缀，写在 func 关键字之前，表示可以在该方法中修改它所属的实例以及实例的任意属性的值。这一过程在在实例方法中修改值类型章节中有详细描述。

如果你在协议中定义了一个实例方法，该方法会改变采纳该协议的类型的实例，那么在定义协议时需要在方法前加 mutating 关键字。这使得结构体和枚举能够采纳此协议并满足此方法要求。

注意
实现协议中的 mutating 方法时，若是类类型，则不用写 mutating 关键字。而对于结构体和枚举，则必须写 mutating 关键字。

如下所示，Togglable 协议只要求实现一个名为 toggle 的实例方法。根据名称的暗示，toggle() 方法将改变实例属性，从而切换符合该协议类型的实例的状态。

toggle() 方法在定义的时候，使用 mutating 关键字标记，这表明当它被调用时，该方法将会改变符合协议的类型的实例：

protocol Togglable {
	mutating func toggle()
}

当使用枚举或结构体来实现 Togglable 协议时，需要提供一个带有 mutating 前缀的 toggle() 方法。

下面定义了一个名为 OnOffSwitch 的枚举。这个枚举在两种状态之间进行切换，用枚举成员 On 和 Off 表示。枚举的 toggle() 方法被标记为 mutating，以满足 Togglable 协议的要求：

enum OnOffSwitch: Togglable {
	case Off, On
	mutating func toggle() {
		switch self {
		case Off:
			self = On
		case On:
			self = Off
		}
	}
}
var lightSwitch = OnOffSwitch.Off
lightSwitch.toggle()
// lightSwitch 现在的值为 .On

构造器要求

协议可以要求符合协议的类型实现指定的构造器。你可以像编写普通构造器那样，在协议的定义里写下构造器的声明，但不需要写花括号和构造器的实体：

protocol SomeProtocol {
    init(someParameter: Int)
}

构造器要求在类中的实现

你可以在符合协议的类中实现构造器，无论是作为指定构造器，还是作为便利构造器。无论哪种情况，你都必须为构造器实现标上 required 修饰符：

class SomeClass: SomeProtocol {
    required init(someParameter: Int) {
        // 这里是构造器的实现部分
    }
}

使用 required 修饰符可以确保所有子类也必须提供此构造器实现，从而也能符合协议。

关于 required 构造器的更多内容，请参考必要构造器。

注意
如果类已经被标记为 final，那么不需要在协议构造器的实现中使用 required 修饰符，因为 final 类不能有子类。关于 final 修饰符的更多内容，请参见防止重写。

如果一个子类重写了父类的指定构造器，并且该构造器满足了某个协议的要求，那么该构造器的实现需要同时标注 required 和 override 修饰符：

protocol SomeProtocol {
    init()
}

class SomeSuperClass {
    init() {
        // 这里是构造器的实现部分
    }
}

class SomeSubClass: SomeSuperClass, SomeProtocol {
    // 因为符合协议，需要加上 required
    // 因为继承自父类，需要加上 override
    required override init() {
        // 这里是构造器的实现部分
    }
}

可失败构造器要求

协议还可以为符合协议的类型定义可失败构造器要求，详见可失败构造器。

符合协议的类型可以通过可失败构造器（init?）或非可失败构造器（init）来满足协议中定义的可失败构造器要求。协议中定义的非可失败构造器要求可以通过非可失败构造器（init）或隐式解包可失败构造器（init!）来满足。

协议作为类型

尽管协议本身并未实现任何功能，但是协议可以被当做一个成熟的类型来使用。

协议可以像其他普通类型一样使用，使用场景如下：

• 作为函数、方法或构造器中的参数类型或返回值类型
• 作为常量、变量或属性的类型
• 作为数组、字典或其他容器中的元素类型

注意
协议是一种类型，因此协议类型的名称应与其他类型（例如 Int，Double，String）的写法相同，使用大写字母开头的驼峰式写法，例如（FullyNamed 和 RandomNumberGenerator）。

下面是将协议作为类型使用的例子：

class Dice {
	let sides: Int
	let generator: RandomNumberGenerator
	init(sides: Int, generator: RandomNumberGenerator) {
		self.sides = sides
		self.generator = generator
	}
	func roll() -> Int {
		return Int(generator.random() * Double(sides)) + 1
	}
}

例子中定义了一个 Dice 类，用来代表桌游中拥有 N 个面的骰子。Dice 的实例含有 sides 和 generator 两个属性，前者是整型，用来表示骰子有几个面，后者为骰子提供一个随机数生成器，从而生成随机点数。

generator 属性的类型为 RandomNumberGenerator，因此任何采纳了 RandomNumberGenerator 协议的类型的实例都可以赋值给 generator，除此之外并无其他要求。

Dice 类还有一个构造器，用来设置初始状态。构造器有一个名为 generator，类型为 RandomNumberGenerator 的形参。在调用构造方法创建 Dice 的实例时，可以传入任何采纳 RandomNumberGenerator 协议的实例给 generator。

Dice 类提供了一个名为 roll 的实例方法，用来模拟骰子的面值。它先调用 generator 的 random() 方法来生成一个 [0.0,1.0) 区间内的随机数，然后使用这个随机数生成正确的骰子面值。因为 generator 采纳了 RandomNumberGenerator 协议，可以确保它有个 random() 方法可供调用。

下面的例子展示了如何使用 LinearCongruentialGenerator 的实例作为随机数生成器来创建一个六面骰子：

var d6 = Dice(sides: 6, generator: LinearCongruentialGenerator())
for _ in 1...5 {
	print("Random dice roll is \(d6.roll())")
}
// Random dice roll is 3
// Random dice roll is 5
// Random dice roll is 4
// Random dice roll is 5
// Random dice roll is 4

委托（代理）模式

委托是一种设计模式，它允许类或结构体将一些需要它们负责的功能委托给其他类型的实例。委托模式的实现很简单：定义协议来封装那些需要被委托的功能，这样就能确保符合协议的类型能提供这些功能。委托模式可以用来响应特定的动作，或者接收外部数据源提供的数据，而无需关心外部数据源的类型。

下面的例子定义了两个基于骰子游戏的协议：

protocol DiceGame {
	var dice: Dice { get }
	func play()
}

protocol DiceGameDelegate {
	func gameDidStart(game: DiceGame)
	func game(game: DiceGame, didStartNewTurnWithDiceRoll diceRoll:Int)
	func gameDidEnd(game: DiceGame)
}

DiceGame 协议可以被任意涉及骰子的游戏采纳。DiceGameDelegate 协议可以被任意类型采纳，用来追踪 DiceGame 的游戏过程。

如下所示，SnakesAndLadders 是 Control Flow 章节引入的蛇梯棋游戏的新版本。新版本使用 Dice 实例作为骰子，并且实现了 DiceGame 和 DiceGameDelegate 协议，后者用来记录游戏的过程：

class SnakesAndLadders: DiceGame {
	let finalSquare = 25
	let dice = Dice(sides: 6, generator: LinearCongruentialGenerator())
	var square = 0
	var board: [Int]
	init() {
		board = [Int](count: finalSquare + 1, repeatedValue: 0)
		board[03] = +08; board[06] = +11; board[09] = +09; board[10] = +02
		board[14] = -10; board[19] = -11; board[22] = -02; board[24] = -08
	}
 	var delegate: DiceGameDelegate?
 	func play() {
 		square = 0
 		delegate?.gameDidStart(self)
 		gameLoop: while square != finalSquare {
 			let diceRoll = dice.roll()
 			delegate?.game(self, didStartNewTurnWithDiceRoll: diceRoll)
 			switch square + diceRoll {
 			case finalSquare:
 				break gameLoop
 			case let newSquare where newSquare > finalSquare:
 				continue gameLoop
 			default:
 			    square += diceRoll
 			    square += board[square]
 			}
 		}
 		delegate?.gameDidEnd(self)
 	}
}

关于这个蛇梯棋游戏的详细描述请参阅 Control Flow 章节中的 Break 部分。

这个版本的游戏封装到了 SnakesAndLadders 类中，该类采纳了 DiceGame 协议，并且提供了相应的只读的 dice 属性和 play() 方法。（ dice 属性在构造之后就不再改变，且协议只要求 dice 为只读的，因此将 dice 声明为常量属性。）

游戏使用 SnakesAndLadders 类的 init() 构造器来初始化游戏。所有的游戏逻辑被转移到了协议中的 play() 方法，play() 方法使用协议要求的 dice 属性提供骰子摇出的值。

注意，delegate 并不是游戏的必备条件，因此 delegate 被定义为 DiceGameDelegate 类型的可选属性。因为 delegate 是可选值，因此会被自动赋予初始值 nil。随后，可以在游戏中为 delegate 设置适当的值。

DicegameDelegate 协议提供了三个方法用来追踪游戏过程。这三个方法被放置于游戏的逻辑中，即 play() 方法内。分别在游戏开始时，新一轮开始时，以及游戏结束时被调用。

因为 delegate 是一个 DiceGameDelegate 类型的可选属性，因此在 play() 方法中通过可选链式调用来调用它的方法。若 delegate 属性为 nil，则调用方法会优雅地失败，并不会产生错误。若 delegate 不为 nil，则方法能够被调用，并传递 SnakesAndLadders 实例作为参数。

如下示例定义了 DiceGameTracker 类，它采纳了 DiceGameDelegate 协议：

class DiceGameTracker: DiceGameDelegate {
    var numberOfTurns = 0
    func gameDidStart(game: DiceGame) {
        numberOfTurns = 0
        if game is SnakesAndLadders {
            print("Started a new game of Snakes and Ladders")
        }
        print("The game is using a \(game.dice.sides)-sided dice")
    }
    func game(game: DiceGame, didStartNewTurnWithDiceRoll diceRoll: Int) {
        ++numberOfTurns
        print("Rolled a \(diceRoll)")
    }
    func gameDidEnd(game: DiceGame) {
        print("The game lasted for \(numberOfTurns) turns")
    }
}

DiceGameTracker 实现了 DiceGameDelegate 协议要求的三个方法，用来记录游戏已经进行的轮数。当游戏开始时，numberOfTurns 属性被赋值为 0，然后在每新一轮中递增，游戏结束后，打印游戏的总轮数。

gameDidStart(_:) 方法从 game 参数获取游戏信息并打印。game 参数是 DiceGame 类型而不是 SnakeAndLadders 类型，所以在方法中只能访问 DiceGame 协议中的内容。当然了，SnakeAndLadders 的方法也可以在类型转换之后调用。在上例代码中，通过 is 操作符检查 game 是否为 SnakesAndLadders 类型的实例，如果是，则打印出相应的消息。

无论当前进行的是何种游戏，由于 game 符合 DiceGame 协议，可以确保 game 含有 dice 属性。因此在 gameDidStart(_:) 方法中可以通过传入的 game 参数来访问 dice 属性，进而打印出 dice 的 sides 属性的值。

DiceGameTracker 的运行情况如下所示：

let tracker = DiceGameTracker()
let game = SnakesAndLadders()
game.delegate = tracker
game.play()
// Started a new game of Snakes and Ladders
// The game is using a 6-sided dice
// Rolled a 3
// Rolled a 5
// Rolled a 4
// Rolled a 5
// The game lasted for 4 turns

通过扩展添加协议一致性

即便无法修改源代码，依然可以通过扩展令已有类型采纳并符合协议。扩展可以为已有类型添加属性、方法、下标脚本以及构造器，因此可以符合协议中的相应要求。详情请在扩展章节中查看。

注意
通过扩展令已有类型采纳并符合协议时，该类型的所有实例也会随之获得协议中定义的各项功能。

例如下面这个 TextRepresentable 协议，任何想要通过文本表示一些内容的类型都可以实现该协议。这些想要表示的内容可以是实例本身的描述，也可以是实例当前状态的文本描述：

protocol TextRepresentable {
    var textualDescription: String { get }
}

可以通过扩展，令先前提到的 Dice 类采纳并符合 TextRepresentable 协议：

extension Dice: TextRepresentable {
    var textualDescription: String {
		return "A \(sides)-sided dice"
	}
}

通过扩展采纳并符合协议，和在原始定义中采纳并符合协议的效果完全相同。协议名称写在类型名之后，以冒号隔开，然后在扩展的大括号内实现协议要求的内容。

现在所有 Dice 的实例都可以看做 TextRepresentable 类型：

let d12 = Dice(sides: 12,generator: LinearCongruentialGenerator())
print(d12. textualDescription)
// 打印 “A 12-sided dice”

同样，SnakesAndLadders 类也可以通过扩展采纳并符合 TextRepresentable 协议：

extension SnakesAndLadders: TextRepresentable {
    var textualDescription: String {
		return "A game of Snakes and Ladders with \(finalSquare) squares"
	}
}
print(game.textualDescription)
// 打印 “A game of Snakes and Ladders with 25 squares”

通过扩展声明已采纳协议

当一个类型已经符合了某个协议中的所有要求，却还没有声明采纳该协议时，可以通过空扩展体的扩展来采纳该协议：

struct Hamster {
	var name: String
   	var textualDescription: String {
		return "A hamster named \(name)"
	}
}
extension Hamster: TextRepresentable {}

从现在起，Hamster 的实例可以作为 TextRepresentable 类型使用：

let simonTheHamster = Hamster(name: "Simon")
let somethingTextRepresentable: TextRepresentable = simonTheHamster
print(somethingTextRepresentable.textualDescription)
// 打印 “A hamster named Simon”

注意
即使满足了协议的所有要求，类型也不会自动采纳协议，必须显式地采纳协议。

协议类型的集合

协议类型可以在数组或者字典这样的集合中使用，在协议类型提到了这样的用法。下面的例子创建了一个元素类型为 TextRepresentable 的数组：

let things: [TextRepresentable] = [game, d12, simonTheHamster]

如下所示，可以遍历 things 数组，并打印每个元素的文本表示：

for thing in things {
	print(thing.textualDescription)
}
// A game of Snakes and Ladders with 25 squares
// A 12-sided dice
// A hamster named Simon

thing 是 TextRepresentable 类型而不是 Dice，DiceGame，Hamster 等类型，即使实例在幕后确实是这些类型中的一种。由于 thing 是 TextRepresentable 类型，任何 TextRepresentable 的实例都有一个 textualDescription 属性，所以在每次循环中可以安全地访问 thing.textualDescription。

协议的继承

协议能够继承一个或多个其他协议，可以在继承的协议的基础上增加新的要求。协议的继承语法与类的继承相似，多个被继承的协议间用逗号分隔：

protocol InheritingProtocol: SomeProtocol, AnotherProtocol {
	// 这里是协议的定义部分
}

如下所示，PrettyTextRepresentable 协议继承了 TextRepresentable 协议：

protocol PrettyTextRepresentable: TextRepresentable {
	var prettyTextualDescription: String { get }
}

例子中定义了一个新的协议 PrettyTextRepresentable，它继承自 TextRepresentable 协议。任何采纳 PrettyTextRepresentable 协议的类型在满足该协议的要求时，也必须满足 TextRepresentable 协议的要求。在这个例子中，PrettyTextRepresentable 协议额外要求符合协议的类型提供一个返回值为 String 类型的 prettyTextualDescription 属性。

如下所示，扩展 SnakesAndLadders，使其采纳并符合 PrettyTextRepresentable 协议：

extension SnakesAndLadders: PrettyTextRepresentable {
    var prettyTextualDescription: String {
        var output = textualDescription + ":\n"
        for index in 1...finalSquare {
            switch board[index] {
            case let ladder where ladder > 0:
                output += "▲ "
            case let snake where snake < 0:
                output += "▼ "
            default:
                output += "○ "
            }
        }
        return output
    }
}

上述扩展令 SnakesAndLadders 采纳了 PrettyTextRepresentable 协议，并提供了协议要求的 prettyTextualDescription 属性。每个 PrettyTextRepresentable 类型同时也是 TextRepresentable 类型，所以在 prettyTextualDescription 的实现中，可以访问 textualDescription 属性。然后，拼接上了冒号和换行符。接着，遍历数组中的元素，拼接一个几何图形来表示每个棋盘方格的内容：

• 当从数组中取出的元素的值大于 0 时，用 ▲ 表示。
• 当从数组中取出的元素的值小于 0 时，用 ▼ 表示。
• 当从数组中取出的元素的值等于 0 时，用 ○ 表示。

任意 SankesAndLadders 的实例都可以使用 prettyTextualDescription 属性来打印一个漂亮的文本描述：

print(game.prettyTextualDescription)
// A game of Snakes and Ladders with 25 squares:
// ○ ○ ▲ ○ ○ ▲ ○ ○ ▲ ▲ ○ ○ ○ ▼ ○ ○ ○ ○ ▼ ○ ○ ▼ ○ ▼ ○

类类型专属协议

你可以在协议的继承列表中，通过添加 class 关键字来限制协议只能被类类型采纳，而结构体或枚举不能采纳该协议。class 关键字必须第一个出现在协议的继承列表中，在其他继承的协议之前：

protocol SomeClassOnlyProtocol: class, SomeInheritedProtocol {
    // 这里是类类型专属协议的定义部分
}

在以上例子中，协议 SomeClassOnlyProtocol 只能被类类型采纳。如果尝试让结构体或枚举类型采纳该协议，则会导致编译错误。

注意
当协议定义的要求需要符合协议的类型必须是引用语义而非值语义时，应该采用类类型专属协议。关于引用语义和值语义的更多内容，请查看结构体和枚举是值类型和类是引用类型。

协议合成

有时候需要同时遵循多个协议。你可以将多个协议采用protocol<SomeProtocol， AnotherProtocol>这样的格式进行组合，称为协议合成(protocol composition)。你可以在<>中罗列任意多个你想要遵循的协议，以逗号分隔。

下面的例子中，将Named和Aged两个协议按照上述的语法组合成一个协议：

protocol Named {
    var name: String { get }
}
protocol Aged {
    var age: Int { get }
}
struct Person: Named, Aged {
    var name: String
    var age: Int
}
func wishHappyBirthday(celebrator: protocol<Named, Aged>) {
    print("Happy birthday \(celebrator.name) - you're \(celebrator.age)!")
}
let birthdayPerson = Person(name: "Malcolm", age: 21)
wishHappyBirthday(birthdayPerson)
// 输出 "Happy birthday Malcolm - you're 21!

Named协议包含String类型的name属性;Aged协议包含Int类型的age属性。Person结构体遵循了这两个协议。

wishHappyBirthday函数的形参celebrator的类型为protocol<Named，Aged>。可以传入任意遵循这两个协议的类型的实例。

上面的例子创建了一个名为birthdayPerson的Person实例，作为参数传递给了wishHappyBirthday(_:)函数。因为Person同时遵循这两个协议，所以这个参数合法，函数将输出生日问候语。

注意
协议合成并不会生成一个新协议类型，而是将多个协议合成为一个临时的协议，超出范围后立即失效。

检验协议的一致性

你可以使用is和as操作符来检查是否遵循某一协议或强制转化为某一类型。检查和转化的语法和之前相同(详情查看类型转换):

• is操作符用来检查实例是否遵循了某个协议。
• as?返回一个可选值，当实例遵循协议时，返回该协议类型;否则返回nil。
• as用以强制向下转型，如果强转失败，会引起运行时错误。

下面的例子定义了一个HasArea的协议，要求有一个Double类型可读的area：

protocol HasArea {
    var area: Double { get }
}

如下所示，定义了Circle和Country类，它们都遵循了HasArea协议：

class Circle: HasArea {
    let pi = 3.1415927
    var radius: Double
    var area: Double { return pi * radius * radius }
    init(radius: Double) { self.radius = radius }
}
class Country: HasArea {
    var area: Double
    init(area: Double) { self.area = area }
}

Circle类把area实现为基于存储型属性radius的计算型属性，Country类则把area实现为存储型属性。这两个类都遵循了HasArea协议。

如下所示，Animal是一个没有实现HasArea协议的类：

class Animal {
	var legs: Int
	init(legs: Int) { self.legs = legs }
}

Circle，Country，Animal并没有一个相同的基类，然而，它们都是类，它们的实例都可以作为AnyObject类型的变量，存储在同一个数组中:

let objects: [AnyObject] = [
	Circle(radius: 2.0),
	Country(area: 243_610),
	Animal(legs: 4)
]

objects数组使用字面量初始化，数组包含一个radius为2的Circle的实例，一个保存了英国面积的Country实例和一个legs为4的Animal实例。

如下所示，objects数组可以被迭代，对迭代出的每一个元素进行检查，看它是否遵循了HasArea协议:

for object in objects {
    if let objectWithArea = object as? HasArea {
        print("Area is \(objectWithArea.area)")
    } else {
        print("Something that doesn't have an area")
    }
}
// Area is 12.5663708
// Area is 243610.0
// Something that doesn't have an area

当迭代出的元素遵循HasArea协议时，通过as?操作符将其可选绑定(optional binding)到objectWithArea常量上。objectWithArea是HasArea协议类型的实例，因此area属性是可以被访问和打印的。

objects数组中元素的类型并不会因为强转而丢失类型信息，它们仍然是Circle，Country，Animal类型。然而，当它们被赋值给objectWithArea常量时，则只被视为HasArea类型，因此只有area属性能够被访问。

对可选协议的规定

协议可以含有可选成员，其遵循者可以选择是否实现这些成员。在协议中使用optional关键字作为前缀来定义可选成员。当需要使用可选规定的方法或者属性时，他的类型自动会变成可选的。比如，一个定义为(Int) -> String的方法变成((Int) -> String)?。需要注意的是整个函数定义包裹在可选中，而不是放在函数的返回值后面。

可选协议在调用时使用可选链，因为协议的遵循者可能没有实现可选内容。像someOptionalMethod?(someArgument)这样，你可以在可选方法名称后加上?来检查该方法是否被实现。详细内容在可空链式调用章节中查看。

注意
可选协议只能在含有@objc前缀的协议中生效。 这个前缀表示协议将暴露给Objective-C代码，详情参见Using Swift with Cocoa and Objective-C(Swift 2.1)。即使你不打算和Objective-C有什么交互，如果你想要指明协议包含可选属性，那么还是要加上@obj前缀。 还需要注意的是，@objc的协议只能由继承自 Objective-C 类的类或者其他的@objc类来遵循。它也不能被结构体和枚举遵循。

下面的例子定义了一个叫Counter的整数加法类，它使用外部的数据源来提供每次的增量。数据源是两个可选规定，在CounterDataSource协议中定义：

@objc protocol CounterDataSource {
    optional func incrementForCount(count: Int) -> Int
    optional var fixedIncrement: Int { get }
}

CounterDataSource含有incrementForCount(_:)可选方法和fiexdIncrement可选属性，它们使用了不同的方法来从数据源中获取合适的增量值。

注意
严格来讲，CounterDataSource中的属性和方法都是可选的，因此可以在类中声明都不实现这些成员，尽管技术上允许这样做，不过最好不要这样写。

Counter类含有CounterDataSource?类型的可选属性dataSource，如下所示：

@objc class Counter {
    var count = 0
    var dataSource: CounterDataSource?
    func increment() {
        if let amount = dataSource?.incrementForCount?(count) {
            count += amount
        } else if let amount = dataSource?.fixedIncrement? {
            count += amount
        }
    }
}

类Counter使用count来存储当前的值。该类同时定义了一个increment方法，每次调用该方法的时候，将会增加count的值。

increment()方法首先试图使用incrementForCount(_:)方法来得到每次的增量。increment()方法使用可选链来尝试调用incrementForCount(_:)，并将当前的count值作为参数传入。

这里使用了两种可选链方法。首先，由于dataSource可能为nil，因此在dataSource后边加上了?标记来表明只在dataSource非空时才去调用incrementForCount(_:)方法。其次，即使dataSource存在，也无法保证其是否实现了incrementForCount(_:)方法，因为这个方法是可选的。在这里，有可能未被实现的incrementForCount(_:)方法同样使用可选链进行调用。只有在incrementForCount(_:)存在的情况下才能调用incrementForCount(_:)-也就是说，它是nil的时候。这就是为什么要在incrementForCount(_:)方法后边也加有?标记的原因。

调用incrementForCount(_:)方法在上述两种情形都有可能失败，所以返回值为可选Int类型。虽然在CounterDataSource中，incrementForCount被定义为一个非可选Int(non-optional)，但是这里我们仍然需要返回可选Int类型。想获得更多的关于如何使用多可选链的操作的信息，请查阅多层链接

在调用incrementForCount(_:)方法后，Int型可选值通过可选绑定(optional binding)自动拆包并赋值给常量amount。如果可选值确实包含一个数值，这表示delegate和方法都存在，之后便将amount加到count上，增加操作完成。

如果没有从incrementForCount(_:)获取到值，可能是dataSource为nil，或者它并没有实现incrementForCount(_:)方法——那么increment()方法将试图从数据源的fixedIncrement属性中获取增量。fixedIncrement也是一个可选型，所以在属性名的后面添加?来试图取回可选属性的值。和之前一样，返回值为可选型，即使在CounterDataSource中定义的是一个非可选的Int类型的fixedIncrement属性。

ThreeSource实现了CounterDataSource协议，它实现来可选属性fixedIncrement，设置值为3:

@objc class ThreeSource: CounterDataSource {
	let fixedIncrement = 3
}

可以使用ThreeSource的实例作为Counter实例的数据源:

var counter = Counter()
counter.dataSource = ThreeSource()
for _ in 1...4 {
    counter.increment()
    print(counter.count)
}
// 3
// 6
// 9
// 12

上述代码新建了一个Counter实例；将它的数据源设置为TreeSource实例；调用increment()4次。和你预想的一样，每次在调用的时候，count的值增加3.

下面是一个更为复杂的数据源TowardsZeroSource，它将使得最后的值变为0:

class TowardsZeroSource: CounterDataSource {
func incrementForCount(count: Int) -> Int {
        if count == 0 {
            return 0
        } else if count < 0 {
            return 1
        } else {
            return -1
        }
    }
}

TowardsZeroSource实现了CounterDataSource协议中的incrementForCount(_:)方法，以count参数为依据，计算出每次的增量。如果count已经为0，方法返回0，这表示之后不会再有增量。

你可以配合使用TowardsZeroSource实例和Counter实例来从-4增加到0.一旦增加到0，数值便不会再有变动。

在下面的例子中，将从-4增加到0。一旦结果为0，便不在增加:

counter.count = -4
counter.dataSource = TowardsZeroSource()
for _ in 1...5 {
    counter.increment()
    print(counter.count)
}
// -3
// -2
// -1
// 0
// 0

协议扩展

使用扩展协议的方式可以为遵循者提供方法或属性的实现。通过这种方式，可以让你无需在每个遵循者中都实现一次，无需使用全局函数，你可以通过扩展协议的方式进行定义。

例如，可以扩展RandomNumberGenerator协议，让其提供randomBool()方法。该方法使用random()方法返回一个随机的Bool值：

extension RandomNumberGenerator {
    func randomBool() -> Bool {
        return random() > 0.5
    }
}

通过扩展协议，所有协议的遵循者，在不用任何修改的情况下，都自动得到了这个扩展所增加的方法。

let generator = LinearCongruentialGenerator()
print("Here's a random number: \(generator.random())")
// 输出 "Here's a random number: 0.37464991998171"
print("And here's a random Boolean: \(generator.randomBool())")
// 输出 "And here's a random Boolean: true"

提供默认实现

可以通过协议扩展的方式来为协议规定的属性和方法提供默认的实现。如果协议的遵循者对规定的属性和方法提供了自己的实现，那么遵循者提供的实现将被使用。

注意
通过扩展协议提供的协议实现和可选协议规定有区别。虽然协议遵循者无需自己实现，通过扩展提供的默认实现，可以不是用可选链调用。

例如，PrettyTextRepresentable协议，继承自TextRepresentable协议，可以为其提供一个默认的prettyTextualDescription属性，来简化访问textualDescription属性：

extension PrettyTextRepresentable  {
    var prettyTextualDescription: String {
        return textualDescription
    }
}

为协议扩展添加限制条件

在扩展协议的时候，可以指定一些限制，只有满足这些限制的协议遵循者，才能获得协议扩展提供的属性和方法。这些限制写在协议名之后，使用where关键字来描述限制情况。(Where语句)。:

例如，你可以扩展CollectionType协议，但是只适用于元素遵循TextRepresentable的情况：

extension CollectionType where Generator.Element : TextRepresentable {
    var textualDescription: String {
        let itemsAsText = self.map { $0.textualDescription }
        return "[" + itemsAsText.joinWithSeparator(", ") + "]"
    }
}

textualDescription属性将每个元素的文本描述以逗号分隔的方式连接起来。

现在我们来看Hamster，它遵循TextRepresentable协议：

let murrayTheHamster = Hamster(name: "Murray")
let morganTheHamster = Hamster(name: "Morgan")
let mauriceTheHamster = Hamster(name: "Maurice")
let hamsters = [murrayTheHamster, morganTheHamster, mauriceTheHamster]

因为Array遵循CollectionType协议，数组的元素又遵循TextRepresentable协议，所以数组可以使用textualDescription属性得到数组内容的文本表示:

print(hamsters.textualDescription)
// 输出 "(A hamster named Murray, A hamster named Morgan, A hamster named Maurice)"

注意
如果有多个协议扩展，而一个协议的遵循者又同时满足它们的限制，那么将会使用所满足限制最多的那个扩展。